ka-Map! - Faunalia

Open Source
ka-Map!
Una moderna interfaccia per il
Web Mapping che sfrutta
AJAX ed il Mapserver
SE IL SITO WEB GOOGLE MAPS E LA SUA VERSIONE DESKTOP GOOGLE EARTH SONO
ORMAI SULLA BOCCA DI MOLTI È GRAZIE ALLE LORO GRANDE INTERATTIVITÀ E ALL'INNOVATIVA CAPACITÀ DI RENDERE LA NAVIGAZIONE DELLE MAPPE UN'ESPERIENZA SEMPLICE E ACCESSIBILE. IL MONDO DEL FREE SOFTWARE NON È RIMASTO A GUARDARE
E GIÀ DAL MAGGIO 2005 LA CANADESE DM SOLUTIONS HA RILASCIATO CON LICENZA OPEN SOURCE LA SUA ULTIMA INTERFACCIA PER MAPSERVER: KA-MAP.
KA-MAP RACCOGLIE LA SFIDA DI GOOGLE MAPS E TROVA IL MODO DI RILANCIARE
CON LA CONSUETA DUTTILITÀ DEI SOFTWARE OPEN SOURCE. LA COMUNITÀ HA
RISPOSTO CON UN FORTE IMPULSO DI SVILUPPO E ADESSO KA-MAP È UNA DELLE
SOLUZIONI OPEN SOURCE PIÙ APPREZZATE PER VISUALIZZARE MAPPE SUL WEB.
PERCHÉ KA-MAP
UMN Mapserver è l'applicazione di riferimento per il
Web Mapping e i Web Services. È un dato di fatto
che questa robusta applicazione stia rosicchiando
quote di mercato ai ben più blasonati software commerciali ed il motivo va trovato nella sua estrema
robustezza e nella grande comunità di sviluppo che
continua a sostenere il progetto. Mapserver offre
un’interfaccia di default che è decisamente basilare
ma molti progetti si sono incaricati di fornire integrazioni e soluzioni alternative capaci di soddisfare le più
disparate richieste. Si va da interfacce essenziali a
strumenti molto simili, ad applicazioni GIS; queste
hanno molte caratteristiche comuni e la maggior partesi porta dietro i limiti delle interfacce Web classiche:
• Impossibilità di effettuare panning in modo fluido: le operazioni di panning, come quelle di
zoom, richiedono il completo caricamento della
pagina per ogni movimento. Questo comporta
una esperienza di navigazione alquanto frammentata.
•
Estrema lentezza: la necessità di scaricare continuamente l'intera pagina Web per ogni interazione richiesta porta ad un notevole traffico dati
non necessario con conseguente allungamento
delle attese per raggiungere l'informazione
desiderata.
• Interfaccia utente generalmente poco intuitive:
l'utente non esperto di software GIS si trova a
dover compiere una serie di operazioni prima di
poter arrivare all'informazione ricercata.
Una nota a parte la meritano le interfacce con
applet Java. Queste soluzioni offrono un’esperienza molto più simile a quella delle applicazioni
desktop ma hanno il problema di essere pesanti
da scaricare e spesso lente nell'interagire ai
comandi dell'utente.
In questo contesto era palese la necessità di ricorrere a nuove tecnologie per offrire un'esperienza
di navigazione più naturale. Google ha offerto la
sua soluzione Google Maps mentre la comunità
Open Source ha risposto con ka-Map.
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premuto, trascinate la mappa nelle varie direzioni.
Tutto avviene quasi istantaneamente senza l'attesa
per ricaricare la pagina Web.
Google Suggest e Google Maps sono quindi due
ottimi esempi di questo nuovo approccio alla programmazione delle applicazioni web che viene chiamato Ajax. Si tratta dell'acronimo di Asynchronous
JavaScript e XML.
Figura 1 - Confronto procedurale fra il modello web
classico e modello Ajax. Fonte: www.adaptivepath.
com/publications/essays/archives/000385.php
KA-MAP
ka-Map è un progetto Open Source creato per offrire una interfaccia Ajax per sviluppare applicazioni di
Web-mapping altamente interattive sfruttando le
funzionalità disponibili nei moderni browsers.
COS'È AJAX?
Dall’articolo di Jesse James Garrett (www.adaptivepath.com/publications/essays/archives/000385.php)
non vi è dubbio che la diffusione di Internet e il
miglioramento costante della velocità di connessione hanno permesso la creazione di numerose applicazioni Web. Quasi tutti gli utenti Internet hanno
avuto esperienze di utilizzo di almeno un programma di posta elettronica che avesse una interfaccia
Web (ad esempio Yahoo Mail). Nonostante la grande diffusione di queste applicazioni non è difficile
notare che le loro interfacce perdano qualcosa in
confronto alle applicazioni desktop (ad esempio
Outlook Express). La stessa semplicità che ha permesso la rapida proliferazione del Web ha anche
creato il distacco fra l'esperienza offerta dalle applicazioni Web e quella delle applicazioni Desktop.
Adesso questo distacco si sta chiudendo. Provate ad
usare Google Suggest (http://suggest.google.com).
Mentre scrivete nel campo di ricerca quasi istantaneamente arrivano i suggerimenti. Adesso visitate
Google Maps (http://maps.google.com). Provate a
fare un ingrandimento (zoom in). Portare il cursore
del mouse sulla mappa e, mantenendo il pulsante
DEFINIZIONE DI AJAX
Ajax non è una tecnologia. Sono in realtà più tecnologie indipendenti l'una dall'altra ma unite in un
nuova e potente maniera. Ajax offre:
• presentazione basate sugli standard di XHTML
e CSS;
• visualizzazioni dinamiche ed interazioni basate
sul Document Object Model (DOM);
• scambio e manipolazione di dati utilizzando
XMLHttpRequest;
• Javascript come piattaforma per unire e gestire
le suddette tecnologie.
Il modello classico delle applicazioni Web funziona
così: la maggior parte delle azioni nell'interfaccia
lancia al Web server una richiesta HTTP. Il server
processa la richiesta (registrando dati, processando numeri, comunicando con sistemi distribuiti) e
quindi rende al client una pagina HTML. È un
modello che è nato con il Web come mezzo ipertestuale (Fig. 1).
Il sistema è davvero sensato ed efficiente ma questo
non porta ad una altrettanto sensata esperienza per
l'utente. Mentre il server fa le sue cose, cosa ci si
aspetta che faccia l'utente? Ogni passo del processo
porta l'utente ad aspettare ancora un po'.
PERCHÉ AJAX È DIFFERENTE
Un’applicazione Ajax elimina la natura intermittente dell'interazione utente-server inserendo un
intermediario: un motore AJAX. Invece di caricare
pagine Web dall'inizio, il browser scarica il motore Ajax scritto in javascript e generalmente invisibile. Questo motore è responsabile di creare l'interfaccia che l'utente vede e, allo stesso tempo, di
comunicare con il server in base alle azioni dell'utente. L'interfaccia Ajax permette di rendere
asincrona l'interazione fra utente e server. In questo modo l'utente non si trova mai di fronte a
pagine bianche in attesa che il server faccia qualcosa (Fig. 2). Ogni azione dell'utente che normalmente finirebbe per generare un richiesta HTTP
prende forma di una richiesta JavaScript all'interfaccia Ajax. Ogni risposta verso le azioni dell'utente che non necessitino di connessioni al server
(come validazione dei dati, editing dei dati in
memoria e anche qualche azione di navigazione)
sono gestite direttamente dall'interfaccia. Se si
presenta la necessità di ricorrere al server (invio di
dati, caricare nuove parti dell'interfaccia o richie-
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sta di nuovi dati) le connessioni al server avvengono in maniera asincrona, usando normalmente
XML, senza interrompere l'interazione fra l'utente
e l'applicazione.
CACHING SYSTEM
Caratteristica fondamentale comune a Google
Maps e ka-Map è il sistema di caching.
Le applicazioni standard di Mapserver non utilizzano questo sistema ed ogni volta che una mappa
viene richiesta, anche solo per uno spostamento o
cambiamento di scala, il Mapserver deve accedere
ai dati e ricreare le immagini da rendere al client.
Questo comporta che il Web Server passa la richiesta al Mapserver, il Mapserver ricerca i dati dalle
varie fonti, elabora la risposta e rende l'immagine
al Web Server ed infine questa immagine viene
inviata, con tutta la pagina Web, al client dell'utente.
In ka-Map i dati raccolti dal Mapserver sono trasformati in immagini, in formato di tessere (tiles)
di 200 px di lato. Ogni volta che viene visualizzata
una certa mappa ad una certa scala, ka-Map si
incarica di controllare che le tessere vengano create solo per l'area richiesta. Se queste tessere esistono già, questo è il punto importante, le tessere
non vengono ricreate ed il Web Server restituisce
direttamente le immagini senza dover consultare il
Mapserver. Così si risparmiano notevoli risorse di
calcolo e quindi tempo nella risposta. In pratica kaMap salva in cache solo le aree richieste dagli utenti,
Figura 2 - Confronto operativo fra il modello web
classico e modello Ajax. Fonte: www.adaptivepath.
com/publications/essays/archives/000385.php
Figura 3 - Interfaccia Standard. Fonte: www.ominiverdi.org
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mani dentro il codice e personalizzare anche l'interfaccia aggiungendo nuove funzionalità, modificando le esistenti o cambiando l'aspetto grafico a suo
piacimento. Per fare questo è consigliata una certa
dimestichezza nello sviluppo di applicazioni AJAX.
Figura 4 - Interfaccia Embedded. Fonte: www.ominiverdi.org
questo determina una strategia mista per quanto
riguarda i problemi: ridondanza dei dati - velocità dell'applicazione. Sono gli utenti stessi che determinano
cosa ed a che scala verrà salvato in cache evitando un
eccessiva ridondanza dei dati.
Per chi richiede le massime prestazioni in velocità,
esiste inoltre uno script (precache.php) che si incarica di processare una volta per tutte le tessere di una
certa mappa a tutte le scale previste dalla sua configurazione. Questo permette a chi sviluppa un’applicazione con ka-Map di pubblicare un sito solo quando le tessere siano già state create, permettendo ai
visitatori di avere da subito la migliore esperienza di
navigazione possibile. La velocità di risposta dell'applicazione è quindi relazionata alla velocità di connessione disponibile per l'utente, alla velocità di connessione disponibile per il server e al tempo di accesso alle tessere sul disco. È facile notare che le variabili limitanti sono ridotte al minimo.
CONFIGURAZIONE FLESSIBILE BASATA SU UMN
MAPSERVER
Come abbiamo precedentemente descritto, ka-Map
svolge la funzione di interfaccia grafica lato client
per Mapserver. La gestione delle connessione ai dati,
l'elaborazione e la preparazione delle immagini
viene svolta interamente dal Mapserver. Gran parte
della personalizzazione per le applicazioni realizzate
con ka-Map dipende dal mapfile che non è altro che
il file di configurazione che il Mapserver utilizza per
definire il contorno (extent, scala di inizio, proiezione, formato di output, ecc.) ed i singoli livelli di dati
(nome, stato, tipo, sorgente dati, scala minima, scala
massima, ecc.) della mappa da produrre.
La parte di configurazione che resta al ka-Map
riguarda la dimensione delle tessere, il numero di
mapfile da presentare, con che nome presentarli e
quali livelli di zoom offrire. Naturalmente qualche
programmatore più smaliziato potrebbe mettere le
MAPPE E LAYER (GROUP) MULTIPLI
Abbiamo appena detto che la personalizzazione di
ka-Map permette di presentare più mappe con la
stessa applicazione. Le mappe possono essere totalmente diverse le una delle altre in quanto ognuna di
loro fa riferimento ad un distinto mapfile.
Per ciò che riguarda la gestione dei livelli (LAYER),
ka-Map ha una sua peculiarità. Sfrutta l'attributo
GROUP definibile per ogni LAYER del mapfile per
creare quelli che sono i veri e proprio livelli dell'applicazione. In questo modo più LAYER possono appartenere ad uno stesso gruppo e ka-Map li rappresenterà raggruppati su uno stesso livello, unendo in una
singola immagine tutti i layers appartenenti al
medesimo gruppo. Quindi la legenda di ka-Map
presenterà un livello per ogni GROUP e saranno presenti i simboli per ognuno dei LAYER appartenenti al
dato GROUP. Le proprietà dei vari livelli, descritte in
seguito, verranno applicati a tutti i LAYER del
GROUP relativo.
NAVIGAZIONE DA TASTIERA
Per migliorare la navigabilità, ka-Map permette di
utilizzare alcuni comandi da tastiera per spostarsi
sulla mappa nelle varie direzioni. Ipotizzando di aver
utilizzato un sistema di proiezione classico, mappa
orientata con il nord in alto e ovest a sinistra, il tasto
up permette di spostare la centratura della mappa
verso Nord, il tasto down verso sud, left verso ovest,
right verso est. Allo stesso modo si possono usare i
tasti page up, page down, home, end per spostarsi
nelle rispettive direzioni per una distanza maggiore.
FUNZIONALITÀ ESTENSIBILI ATTRAVERSO UNA
API
Le funzionalità base coprono già numerose necessità ma chi non sapesse accontentarsi potrebbe utilizzare le API (Application Programming Interface) a
disposizione per estendere le potenzialità di ka-Map.
Questa opzione richiede un discreto livello di dimestichezza con la programmazione in ambiente AJAX
ma l'accesso non è proibitivo. La documentazione a
riguardo non è ancora buona ma le funzionalità
sono documentate nel codice e il WIKI (http://kamap.ominiverdi.org) della comunità di ka-Map offre
già numerosi chiarimenti.
TOOL
INTERFACCIA UTENTE
ka-Map, facendo proprie le caratteristiche di molti
software Open Source, si presta a differenti implementazioni della sua interfaccia. Tra le principali troviamo quella di default e quella embedded.
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Open Source
DEFAULT
Come è facile notare dalla figura 3, l'implementazione di default si presenta come una normale
applicazione desktop per la navigazione delle
mappe. Nell'intestazione (Toolbar) sono presenti
tutti i pulsanti per accedere alle funzioni di Zoom
In, Zoom Out, Zoom a scala predeterminata,
Zoom alla scala di default. Inoltre è presente la
select box per scegliere fra le varie mappe definite
nell'implementazione. Altri due pulsanti permettono di scegliere fra la modalità di Panning (scorrimento) e quella di Identify (con click singolo o
rubber box).
In basso a destra rispetto alla Toolbar è presenta la
mappa di riferimento (Keymap). Nella mappa di
riferimento vi è il selettore della visione corrente
che può essere utilizzato per cambiare vista sia tramite il doppio click in un punto della Keymap sia
trascinando il rettangolo del selettore (riquadro
con bordo rosso).
Sotto la Keymap vi è una scalebar (Scalebar) che
funziona integralmente lato utente, ovvero non
viene richiesta l'immagine al server tutte le volte
che si cambia scala.
Sotto la Scalebar si trova la legenda (Legend).
Questa è la parte più interattiva di tutta l'interfaccia e presenta numerose funzioni. I pulsanti "+" e
"-" al lato di ogni livello permettono l'espansione
e la chiusura delle singole legende. Per ogni livello è possibile attivare o disattivare la visibilità
agendo su un checkbox, regolare la opacità delle
immagini, cambiare la posizione in alto o in basso.
Accanto a Toolbar, Keymap e Scalebar è presente
una freccia che permette di far apparire e scomparire i riquadri a piacimento. Nascondendo i riquadri si ottiene una navigazione a tutta pagina che
nessun altro sistema tradizionale può offrire.
EMBEDDED
L'utilizzo del tag HTML IFRAME permette di inserire
in qualsiasi pagina Web un riquadro contenente una
mappa interattiva che può essere caricata da qualsiasi server remoto (Fig. 4).
Tra gli attributi di IFRAME vi è appunto SRC che permette di definire la sorgente dei dati da mostrare.
tra le interfacce di ka-Map vi è quella che fa riferimento al file iframe.html che offre una soluzione
semplificata senza Keymap, Scalebar e Legend e con
una Toolbar minimale.
COMPATIBILITÀ
Allo stato attuale la compatibilità è al livello delle più
blasonate soluzioni AJAX (Google Maps, ecc.).
• Internet Explorer 6.0 o superiore;
• Firefox 0.8 o superiore;
• Safari 1.2.4 o superiore;
• Netscape 7.1 o superiore;
• Mozilla 1.4 o superiore;
• Opera 8.02 o superiore.
COME FUNZIONA KA-MAP
Abbiamo già accennato alla gestione delle tile o tessere che dir si voglia. La gestione di queste a livello del
client avviene attraverso due elementi fondamentali:
theInsideLayer e il viewport. Le tessere sono posizionate nel 'pixel space' con coordinate assolute.
Figura 5 - Struttura dell'InsideLayer. Fonte: Paul Spencer, DM Solutions Group, 2005
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verrà mostrerà tutto il valore di questa applicazione.
Questo software offre l'occasione a molti siti che
offrono Web mapping di rinnovare il loro aspetto e
le loro potenzialità. I limiti alle implementazioni di
questa applicazione riguardano solo la fantasia degli
sviluppatori e la disponibilità di dati.
Non perdetevi i Workshop e le presentazioni che
verranno fatte a Losanna il prossimo settembre
(www.foss4g2006.org). Sarà l'occasione per tastare
il polso al crescente mondo del Free and Open
Source Software for GIS. Ka-Map ci sarà!
Figura 6 - Procedura di cashing durante il panning.
Fonte: Paul Spencer, DM Solutions Group, 2005
THEINSIDELAYER
Il layer interno, theInsideLayer è la struttura dove si
crea la mappa. In esso il motore Ajax si incarica di
applicare le varie tessere che vengono mano a mano
scaricate dal server. Nella griglia del theInsideLayer si
sviluppa l'immagine della mappa così come la vediamo durante la navigazione (Fig.5).
VIEWPORT
Il viewport è una finestra che permette all'utente di
visualizzare una parte del contenuto dell'insideLayer.
Nell'azione del panning (scorrimento della mappa)
theInsideLayer scorre sotto il viewport. È il viewport
che intercetta le azione di movimento e manda le
richieste asincrone per ottenere il download delle
tessere di mappa che lo circondano (Fig. 6).
[autori]
Lorenzo Becchi
Andrea Cappugi
Ominiverdi
www.ominiverdi.it
CONCLUSIONI
Ka-Map è un'applicazione giovane e come tale non
può avvalersi di un curriculum di grande prestigio.
Siamo ancora alla versione 0.2. Lo sviluppo gode di
un'ottima salute e nel CVS del progetto si possono
trovare numerose nuove funzioni. L'interesse della
comunità, così come le
sponsorizzazioni, permettono ai software Open
Source di crescere o scomparire. ka-Map compie il
suo primo anno dimostrandosi un progetto in
ottima salute. L'anno che
Link utili
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La Home Page di ka-Map:
http://ka-map.maptools.org/
Il Wiki per la documentazione di ka-Map:
http://ka-map.ominiverdi.org/
La Home Page di Ominiverdi, co-sviluppatori di ka-Map:
www.ominiverdi.org
Google Maps:
http://maps.google.com
GFOSS:
www.gfoss.it